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Atti
della conferenza annuale organizzata
dalla International Society for Offshore and Polar Engineering
Analysis
of breakwater-induced environmental effects
at Pescara (Adriatic Sea, Italy) channel-harbour
Analisi degli effetti ambientali indotti dalla barriera
frangiflutti allo sbocco del porto-canale di Pescara
(Mar Adriatico, Italia)
F. Lalli, D. Berti, M. Miozzi, F. Miscione, B.
Porfidia, L. Serva, E. Vittori
Italian Agency for Environmental Protection, via Brancati 48,
00144 Rome, Italy
Agenzia Nazionale per la Protezione Ambientale, via Brancati 48,
00144 Roma, Italia
G.P. Romano
Dept. Of Mechanics and Aeronautics, via Eudossiana 18, 00184 Rome,
Italy
Dipartimento di Meccanica ed Aeronautica, via Eudossiana 18, 00184
Roma, Italia
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ABSTRACT
In the present paper a preliminary study about a costal environment,
using both numerical methods and field measurements, is shown.
Pescara a river mouth (Adriatic sea, Italy) has been chosen
as case study. Our aim is to describe the behaviour of a natural
environment heavily modified by human activity.
Shallow water equations have been implemented to simulate the
hydrodynamic field due to the interaction of river-off with
coastal water body, taking into account the present of marine
structures.
Complicate geometries have been studied by a body forces based
approach.
Validation tests have been performed for a simple-shaped geometry
and preliminary numerical results have been obtained for the
Pescara river mouth flow.
Field data related to infrared images as well as water quality
parameters have been also considered to describe environmental
aspects related to coastal structures.
As a result, the combined use of numerical and environmental
data is shown to be a very effective tool for coastal environment
management.
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RIASSUNTO
Nel presente foglio viene illustrato uno studio preliminare
relativo ambiente costiero usando sia metodi matematici sia
misure di campo. La foce del fiume Pescara (mar Adriatico, Italia)
è stato scelto come caso in esame. Il nostro scopo è
di descrivere il comportamento di un ambiente naturale pesantemente
modificato dalle attività umane.
Al fine di simulare il campo idrodinamico generato dall’interazione
dello sbocco del fiume con l’acqua di mare costiera sono
state implementate le equazioni dell’acqua poco profonda
tenendo in considerazione la presenza di strutture marine. Geometrie
complesse sono state studiate con un approccio basato su forze
di massa. Per la corrente della foce del fiume Pescara sono
stati ottenuti dei risultati numerici preliminari e test di
convalida per una geometria di forma semplice. Dati di campo
derivanti da immagini all’infrarosso e parametri di qualità
dell’acqua sono stati presi in considerazione per descrivere
gli aspetti ambientali legati alle strutture costiere. In definitiva,
l’uso combinato di dati numerici e misure ambientali dirette
si è dimostrato uno strumento molto efficace per una
gestione di un ambiente costiero.
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KEY
WORDS
Costal engineering, shallow water, finite difference, remote
sensing.
INTRODUCTION
Unfortunately, rivers are often considered very suitable and
cheep dumps: unlimited of pollutants are discharged into fresh
waters; faecal products, washing water, industrial solutes,
heavy metals constitute in fact a typical mixture drained by
rivers into a coastal regions.
Once a pollutant is discharged into a sea, it is transported
and dispersed by flows induced by hydrodynamic forcing (tides,
barotropic and baroclinic pressure gradients).
Barotropic forcing is typically concerned with a wind, wave
induced set-up or set-down as well as by river run-off.
Pressure gradients of baroclinic nature arise from buoyancy
effects (salinity and/or temperature gradients).
In the present case, Pescara river drains into the Adriatic
sea the water collected in a mainly mountainous catchment (3200
km²).
In the last tens of km it runs inside terrigenons sediments
crossing a densely developed area, with several towns and industrial
settlements exchanging water and pollutants with the river system.
The river outlet, bounded on both sides by the Pescara city,
has been recently modified and faced by a 800 m long breakwater.
Unfortunately, the harbour configuration gave rise to several
significant environmental effects, concentrating fine sediments
and polluted fresh water along the near shore and rapidly changing
the sea bottom morphology between the breakwater and the river
mouth as well as the sea water quality along the coast.
A very large number of examples related to numerical models
for coastal circulation simulation can be found in the literature
(see, for instance, Casulli 1990 and Liska and Wendroff 1999,
as well as the bibliography therein).
In the several cases, it is important to predict the vertical
structure of the flow due to salinity and/or temperature variations,
requiring therefore a 3D model (e.g. Balas and Ozhan 2000, Winters
et al. 2000).
In this work the numerical model developed at the Italian Agency
for Environmental Protection (ANPA) is presented: 2D shallow
water equations are implemented by a finite difference method
, based on 3rd order Runge-Kutta time marching scheme (Le and
Moin, 1991).
Indeed, in the present example 3D flow structure can be neglected,
being the water depth rather low ( = 8 m) in comparison to the
horizontal scale of the problem ( ~ 2 km).
The vertical pressure distribution is assumed to be hydrostatic
and the flow is considered barotropic; mixing processes can
be studied, in this case, in terms of passive scalar quantity
transport.
Complex geometry boundary description (breakwater, shoreline)
is implemented by a body force approach (Fadlum et al. 2000).
Tests have been performed for the jet-forced flow in a flat-bed
circular reservoir at low Reynolds number, in comparison with
some results found in the literature (Borthwick and Barber 1992,
Guillou and Nguyen 1999).
Preliminary results have also been obtained for the unsteady
interaction between the river mouth flow and marine structures
at Pescara channel-harbour.
Breakwater-induced environmental effects are finally discussed
by means of field experimental data. These data consist of images
of Pescara channel-harbour, acquired using a remote sensing
infrared technique during a flying survey (courtesy of CISIG),
as well as water quality parameters related to sample s taken
near the shoreline (courtesy of ARTA).
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PAROLE
CHIAVE
Ingegneria costiera, acqua bassa, differenze finite, misure
a distanza.
INTRODUZIONE
Sfortunatamente i fiumi sono spesso considerati delle discariche
molto adatte ed economiche: quantità enormi di inquinanti
sono riversate nell’acqua pulita; prodotti fecali, acque
di lavaggio, solventi industriali e minerali pesanti costituiscono,
infatti, tipici misture di prodotti drenati dai fiumi verso
le regioni costiere. Una volta che l’inquinante è
scaricato verso il mare, viene trasportato e disperso dalle
correnti causate dalle forzanti idrodinamiche (maree, gradienti
di pressione barotropici e baroclinici). La forzante barotropica
è tipicamente connessa con il vento, con l’innalzamento
e l’abbassamento del moto ondoso, con lo sbocco dei fiumi
in mare. I gradienti di pressione di natura baroclinica sono
originati da effetti di spinta (gradienti di salinità
e/o di temperatura). In questo caso il fiume Pescara trasporta
nel mare Adriatico dell’acqua raccolta in bacino principalmente
montuoso (3200 km2). Nelle ultime decine di chilometri il fiume
scorre attraverso sedimenti terrigeni, in un’area densamente
urbanizzata, con numerose città e complessi industriali
che scambiano acqua per inquinanti con il sistema fiume.
Lo sbocco del fiume, circondato da entrambi i lati dalla città
di, Pescara, è stato recentemente modificato con la costruzione
di una barriera frangiflutti lunga 800 m.
Sfortunatamente la configurazione del porto ha causato diversi
effetti ambientali significativi, concentrando sedimenti fini
ed acque fresche inquinate lungo la vicina costa e causando
rapidamente la trasformazione della morfologia sommersa fra
la barriera frangiflutti e lo foce del fiume, cosi come la qualità
dell’acqua lungo la costa.
Nella letteratura possono essere trovato innumerevoli esempi
di modelli numerici per la simulazione della circolazione costiera
(si veda, ad esempio, Casulli 1990 e Liska e Wendroff 1999,
così come la bibliografia successiva). In diversi casi,
è importante prevedere la composizione verticale della
corrente dovuta alle variazioni di salinità e/o di temperatura,
il che richiede un modello 3D ( Balas e Ozhan 2000, Winters
e altri 2000).
In questo studio viene presentato un modello numerico sviluppato
presso l’Agenzia Nazionale Per la Protezione Ambientale
(ANPA): sono state implementate le equazioni 2D per acque basse
con metodo agli elementi finiti, basato sullo schema di Runge-Kutta
contempi di integrazione al terzo ordine (le e Moin, 1991).
In questo caso, in verità, la struttura 3D del flusso
può essere trascurata essendo la profondità dell’acqua
minore decisamente inferiore ( = 8 m) ala scala orizzontale
del problema ( ~ 2 km).
La distribuzione verticale della pressione è assunta
idrostatica ed il flusso è considerato barotropico; i
processi di rimescolamento, in questo caso, possono essere studiati
in termini di trasporto passivo di quantità scalari.
La descrizione della complessa geometria del contorno (diga
frangiflutti, linea costiera) è implementata attraverso
un approccio di forze di massa (Fadlum 2000).
Sono stati condotti dei test per un flusso forzato in un recipiente
circolare a fondo piatto con bassi numeri di Reynolds in comparazione
ad alcuni risultati trovati in letteratura (Borthwick e Barber
1992, Guillou e Nguyen 1999). Preliminarmente sono stai ottenuti
dei risultati per l’interazione non stazionaria tra il
flusso alla foce del fiume e le strutture marine nel porto-canale
di Pescara.
Infine sono stati discussi gli effetti ambientali indotti dalla
diga frangiflutti attraverso dati sperimentali. Questi dati
consistono in immagini del porto-canale di Pescara acquisita
attraverso una tecnica di telerilevamento a distanza agli infrarossi
(per gentile concessione del CISIG), così come di parametri
di qualità dell’acqua derivanti da campiono prelevati
vicino la linea di costa (per gentile concessione dell’ARTA).
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THE
SHALLOW WATER MODEL
Shallow water equations in conservative form are considered:
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IL
MODELLO PER ACQUE BASSE
Sono prese in considerazione le equazioni dell’acqua bassa
nella forma conservativa:
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in
which:
|
in
cui:
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being
h water depth (positive downward) and ?
free surface elevation (positive upward); µ
is a kinematic eddy viscosity coefficient (assumed at the present
stage to be a constant), g is the acceleration
of gravity, n is the Manning coefficient, u
e v are the depth averaged horizontal velocities
(of course, non divergency-free vector fields).
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essendo
h la profondità dell’acqua (misurando
verso il basso) e ? l’elevazione del
pelo libero (misurando verso l’alto); µ
è un coefficiente di viscosità cinematica turbolenta
(assunto costante nel presente studio), g è
l’accelerazione di gravità, n è il coefficiente
di Manning, u e v sono le
velocità orizzontali medie in profondità (naturalmente,
campi di vettori liberi non divergenti).
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Because
of the great interest in the numerical solution of these equations,
several methods can be found in literature; for instance, Foreman(1984),
Casulli (1990), Borthwick and Barber (1992), could be mentioned
and, more recently, Zhou and Stansby (1999), Guillou and Nyuyen
(1999), Liska and Wendroff (1999) proposed significant improvements.
Moreover, it seems worth mentioning the work by Li and Wang
(2000), who carried out Large Eddy Simulation for shallow water
flow. In the present work the numerical solution is obtained
by a finite difference method, inspired to that one proposed
by Le and Moin (1991); time marching is implemented by a 3rd
order Runge-Kutta scheme, whereas all the spatial derivatives
are discretized explicitly by centered schemes; however, despite
of the explicit algorithm, computations at CFL number ~1 can
be performed because of the presence of bed friction terms,
which are considered implicitly. An
important aspect is the implementation of complex geometries;
generally, this problem is overcome by means of curvilinear
coordinate systems as well as mesh adaptation strategies (Haeuser
et al. 1985, Borthwick and Barber 1992, Morandi Cecchi and Marcuzzi
1999, Matrocu and Ambrosi 1999). In the present paper, flows
in complex geometries are computed by using boundary conditions
on a given surface not necessarily coincident with the computational
grid. Therefore, the governing equations can be discretized
on a regular mesh, retaining the advantages and efficiency of
standard solution procedures.
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A
causa del grande interesse nella soluzione di queste equazioni,
possono essere trovati molti metodi in letteratura; ad esempio
possono essere citati Foreman (1984), Casulli (1990), Borthwick
e Barber (1992), e più recentemente Zhou e Stansby (1999),
Guillou e Nguyen(1999), Liska e Wendroff (1999) hanno proposto
significativi miglioramenti. Inoltre,
sembra giusto menzionare il lavoro di Li e Wang (2000), che
hanno sviluppato simulazioni su grandi vortici per flussi in
acque basse. In questo studio la soluzione numerica è
ottenuta con un metodo agli elementi finiti, ispirato a quello
proposto da Le e Moin (1991); il tempo di integrazione è
implementato con uno schema di Runge-Kutta al terzo ordine,
in cui tutte le derivate spaziali sono discretizzate chiaramente
con schemi centrati; ad ogni buon conto, a dispetto dell’algoritmo
esplicito, i calcoli possono essere condotti applicando un numero
CFL circa 1 a causa della presenza dei termini di attrito del
letto del fiume che sono implicitamente considerati.Un
importante aspetto è l’implementazione di geometrie
complesse; generalmente, il problema è superato con l’utilizzo
di un sistema di coordinate curvilinee e con una strategia di
adattamento della maglia (Haeuser e altri 1985, Borthwick e
Barber 1992, Moranti Cecchi e Marcuzzi 1999, Matrocu e Ambrosi
1999). Nel presente lavoro, i flussi sono calcolati in geometrie
complesse usando condizioni al contorno su una superficie data
non necessariamente coincidente con la griglia di calcolo. Perciò
le equazioni che regolano il tutto possono essere discretizzate
su di una maglia regolare, mantenendo il vantaggio e efficienza
di procedure di soluzioni standard.
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In
figures 1a and 1b the results concerned with a steady jet-forced
flow in a flat-bed circular reservoir at low Reynolds number
are shown. This example is typically used as a test case for
a shallow water numerical solutions. The obtained results fit
in a very reasonable fashion the data available in the literature
(Borthwick and Barber 1992, Guillou and Nguyen 1999).
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Nelle
figure 1a e 1b sono mostrati i risultati relativi ad un flusso
stazionario forzato in un recipiente circolare a fondo piatto
con bassi numeri di Reynolds. Questo esempio è usato
tipicamente come un test per soluzioni numeriche per acque basse.I
risultati ottenutisi adattano in modo molto ragionevole ai dati
disponibili in letteratura (Borthwick e Barber 1992, Guillou
e Nguyen 1999).
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Figure
1
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Low
Reynolds number jet-forced flow inside a flat bed circular
reservoir.
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Grid:
121x141 nodes; diameter: 1,5 m; depth: 0,1 m; inflow
average velocity: 0,1 m/s.
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The
opening of inlet and outlet channels subtend an angle
of p/15 rad (measured from the centre of the circle).
No slip boundary conditions at the solid walls; Manning
coefficient n = 0,0187. Time step: 0,2 s. Inlet Reynolds
number: 10, defined as
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UI
e Ro
|
ReI
= ____________
|
m
|
with
UI mean inlet velocity,
e half the angle subtended by the inlet,
Ro radius of the reservoir and m
eddy viscosity coefficient.
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Figura
1
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Flusso
forzato con bassi numeri di Reynolds in un recipiente
circolare a fondo piatto.
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Griglia:
121x141 nodi; diametro: 1,5 m; profondità: 0,1
m; velocità media del flusso in ingresso: 0,1
m/s.
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Le
aperture dei canali di ingresso ed uscita sottendono
un angolo di p/15 radianti (misurato dal centro del
cerchio). Non ci sono condizioni di scorrimento al
contorno sulle pareti; coefficiente di Manning n =
0,0187. Step temporale: 0,2 s. Numero di Reynolds
di ingresso: 10, così definito
|
UI
e Ro
|
ReI
= ____________
|
m
|
con
UI si intende la velocità
di ingresso, e metà dell’angolo
sotteso all’ingresso, Ro
il raggio del recipiente e m il
coefficiente di viscosità turbolenta.
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The
numerical model shortly describes can be applied to relevant
practical problems, as the discharge of the river Pescara
into the Adriatic Sea (Pescara channel-harbour).
The
water from the river is usually highly polluted (both biologically
and chemically) and is mixed with the shallow sea water; the
question to be solved is how does this polluted spread, especially
near the beaches. The problem is complex due to the coastal
conformation and to the interactions of the river flow with
the sea stream and with existing harbour installations and coastal
breakwaters.
This
configuration is the combination of two flow fields encountered
in fluid mechanics known as the “jet in a cross-flow”
and the “impact jet on a wall”. Some preliminary
results have been obtained, neglecting the presence of any long-shore
stream, i. e. only the forcing term due to the river run-off
is taken into account. Indeed, in the present case the coast
is almost straight and without a relevant sea stream; the major
phenomena are the interactions between the flow from the river
and the human constructions. Figure
2a, 2b, 2c show the evolution of the jet impinging the breakwater.
The results show how the complex geometry is described in a
satisfactory fashion.
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Il
metodo numerico brevemente descritto può essere applicato
a rilevanti problemi pratici come lo sbocco del fiume Pescara
nel Mar Adriatico (porto-canale di Pescara).
L’acqua
proveniente dal fiume è normalmente pesantemente inquinata
(sia biologicamente che chimicamente) e si mescola con l’acqua
bassa del mare; il problema da risolvere è come l’inquinamento
si diffonde, specialmente vicino alle spiagge. Il problema è
complesso a causa della conformazione delle coste e della interazione
del flusso del fiume con le correnti del mare e con l’esistente
installazioni portuali e con le scogliere frangiflutti in prossimità
della costa. Questa
configurazione è la combinazione di due campi di flusso
tipici della meccanica dei fluidi, conosciuti come “flusso
in una corrente ostacolata” e “impatto di un flusso
su di un muro”. Alcuni studi preliminari sono stati ottenuti
trascurando la presenza di correnti costiere cioè è
stata considerataselo una forzante dovuta allo sbocco del fiume.
In
verità nel presente caso la costa è pressoché
diritta e priva di relative correnti marine; il fenomeno dominante
è l’interazione tra il flusso del fiume e le strutture
costruite dall’uomo. Le
figure 2a, 2b, 2c mostrano il flusso contro la barriera frangiflutti.
Il risultato mostra come la complessa geometria è riprodotta
in modo soddisfacente.
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2.a
Vertical velocity |
Velocità
verticale |
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2.b
Horizontal velocity |
Velocità
orizzontale |
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2.c
Vorticity |
Vorticosità |
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Figure
2
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Hydrodynamic
field along Pescara river mouth.
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Grid:
250x300 nodes. Horizontal dimension: 2540 m, vertical
dimension: 2550 m.
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River
discharge: 380 mc/s. Manning coefficient: 0,0187. Time
step: 1 s. Inlet Reynolds number: 100
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Figura
2
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Campo
idrodinamico nei pressi della foce del fiume Pescara.
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Griglia:
250x300 nodi. Dimensione orizzontale: 2540 m, dimensione
verticale: 2550 m.
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Portata
alla foce del fiume: 380 mc/s. Coefficiente di Manning:
0,0187. Step temporale: 1 s. Numero di Reynolds in ingresso:
100.
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EXPERIMENTAL
DATA DISCUSSION
The
radiation emitted in the infrared band, acquired during an in-flight
bearing (September 1999)is shown in figure 3: the different
gray levels are proportional to the water temperature.
The
harbour is located on the left, close to the discharge of the
river Pescara (in black), which flows over a large diagonal
breakwater, whereas in front of the shoreline a series of smaller
breakwaters is distinguishable.
Due
to the different initial temperatures of the river Pescara and
of the sea (in summer about 15°C and 25°C, respectively),
it is possible to recover the diffusion of the cold water from
the river into the warmer sea.
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DISCUSSIONE
DEI DATI SPERIMENTALI
Le
radiazioni emesse nella banda dell’infrarosso, acquisite
durante un rilevamento aereo sono mostrate nella figura 3: il
differente tono di grigio sono proporzionali alla temperatura
dell’acqua.
Il
porto è situato sulla sinistra, vicino alla foce del
fiume Pescara (in nero), che scorre lungo una larga scogliera
frangiflutti diagonale, mentre di fronte alla linea di costa
è distinguibile una serie di scogliere più piccole.
A
causa delle differenti temperature del fiume e del mare (durante
il periodo estivo all’in circa 15°C e 25°C rispettivamente)
è possibile ricostruire la diffusione dell’acqua
fredda del fiume nell’acqua di mare più calda.
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Figure
3
Water
temperature field to the discharge of the river Pescara into
the Adriatic sea (September 1999, courtesy by CISIG).
Figura
3
Campo
di temperature alla foce del fiume Pescara nel mare Adriatico
(Settembre 1999, cortesemente fornito dal CISIG).
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By
analysing the figure, considering the form of Pescara river
dark cup and especially the shape at the discharge of the sluice
on the right, the sea stream is deduced to be properly different
from zero flowing from left to right. Another relevant effect
is observed in the interaction between the river and the large
breakwater, the water from the river is not free to diffuse
ahead (as in the case of a jet in a cross flow), rather it is
driven laterally by the coupling between the sea stream and
the breakwater which acts as a non permeable boundary.
Therefore,
the temperature along the shoreline at a given distance from
the river is lower than it would be without the breakwater.
The
smaller breakwaters are not able to alter the local temperature
field expect for a small wake behind each one.
However,
their orientation (in respect to the flow from the river) seems
to be important as a confirmed by the different flow patterns
observed while moving along the coast to the right.
The
presence of these shore-protection barriers, moreover, afflict
stagnation near the shore, increasing the environmental damages.
Another
phenomenon deals with the wake from the main breakwater, several
lines come from its right edge being related to large isothermal
regions (the dark packets over the breakwater). These regions
seem to have a periodicity in space along the lines. A possible
explanation of these observations leads to the existence of
large scale vertical structures from the impact of a jet (the
river) on a wall (the breakwater); due to its inclination, the
flow field on the right of the breakwater has a velocity parallel
to the shoreline higher than that on the left (as in a Venturi
meter). This
is the source of the lines which can be identified as a separation
lines between the flow the river (dark) and the sea almost at
rest; there is no net mass flux across these lines (except for
the small scale diffusion) as in the wake of a streamlined body.
The net effect of this “channeling” is a further
decrease of the water temperature (and hence of the polluted
water from the river) further along the shoreline. Figure 4
show the concentrations of coliforms along the shoreline. It
is worth to note that at the front of cold waters (on the right
in figure 3, ~3 km westward from the river mouth) the concentration,
for instantaneous as well as for average values, show a minimum.
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Analizzando
la figura, considerando la sagoma scura a coppa del fiume Pescara
e soprattutto la forma dello sbocco del canale verso destra,
la corrente del mare si pensa che sia giustamente diversa da
zero e che scorri da sinistra verso destra. Un altro effetto
rilevante si osserva nell’interazione tra il fiume e l’imponente
scogliera, l’acqua dal fiume non è libera di diffondersi
al largo (come nel caso di un getto di una corrente ostacolata),
ma piuttosto è guidata lateralmente dall’accoppiata
della corrente marina e della scogliera che agisce per lo più
come un argine impermeabile. Perciò
la temperatura lungo la costa è più bassa di quella
che ci sarebbe senza la barriera frangiflutti.
Le
scogliere più piccole non sono capaci di alterare il
campo di temperature se non per delle piccole scie dietro ciascuna
di esse.
Comunque,
la loro orientazione (rispetto al flusso proveniente dal fiume)
sembra essere importante come è confermato dalle differenti
linee di corrente osservate mentre ci si sposta a destra sulla
costa.
La
presenza di queste barriere di protezione costiera, in più,
causa dei ristagni vicino alla costa, incrementando i danni
ambientali.
Un
altro fenomeno riguarda la scia della scogliera frangiflutti
principale, diverse scie provengono dalla sua estremità
destra e sono in relazione con larghe zone isotermiche (le secche
di colore scuro al di là della scogliera). Queste regioni
sembrano avere una periodicità nello spazio lungo le
scie. Una
possibile spiegazione di queste osservazioni porta all’esistenza
di strutture verticali a larga scala causate dall’impatto
di un flusso (il fiume) su di un muro (la scogliera frangiflutti);
a causa della sua inclinazione il campo di flusso ha una velocità
sulla desta della scogliera ha una velocità parallela
alla linea di costa più alta rispetto che sulla sinistra
(come in un venturimetro). Questa
è l’origine della scie che possono essere spiegate
come linee di separazione tra il flusso proveniente dal fiume
(colore scuro) ed il mare quasi calmo; non c’è
spostamento di massa nella rete tra questi fronti (tranne che
per diffusione in piccola scala) come nella scia di un corpo
aerodinamico. L’effetto rete di questa “canalizzazione”
è un ulteriore diminuzione della temperatura dell’acqua
(e di qui dell’acqua inquinata dal fiume) lungo la costa.
La figura 4 mostra le concentrazioni dei coliformi lungo la
linea di costa. Merita
di essere notato che sul fronte delle acque fredde (sulla desta
nella figura 3, a circa 3 km a ovest della foce del fiume) la
concentrazione, sia per valori istantanei che per valori medi,
mostra un minimo.
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CONCLUSIONS
AND FUTURE WORK
The
present work shows how a combined use of numerical methods and
remote sensing technique can be a very important tool in coastal
engineering.
The
present analysis, though those are preliminary results, especially
from the numerical point of view, can point out some important
features and give some suggestions.
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CONCLUSIONI
E LAVORO FUTURO
Questo
lavoro mostra come un uso combinato di metodi di calcolo numerico
e tecniche di rilevamento a distanza può essere uno strumento
molto importante nell’ingegneria costiera. La presente
analisi, sebbene siano risultati preliminari, specialmente dal
punto di vista del calcolo, può evidenziare alcune caratteristiche
importanti e fornire alcuni suggerimenti.
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Figure
4
Coliforms
concentration along Pescara shoreline (courtesy of ARTA Abruzzo).
Values at 21/08/2000.
Concentrazioni
di coliformi lungo la costa di Pescara (cortesemente concessa
dall’ ARTA Abruzzo). Valori registrati il 21/08/2000.
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Possible
improvements of the situation generated at Pescara channel-harbour
can be obtained with the removal or the re-orientation of the
large breakwater, or some other modifications of marine structures
in order to force the river flow eastward. These modifications
must be tested with numerical models before taking any functional
decision and/or trying any practical solution. Future work will
consist, first of all, in the computation of the wave field
in the coastal region, which can be obtained by a fully 3D potential
flow model; more precisely, the interaction of incoming waves
(obtained by any kind of off-shore measurements) with the coast
and marine structures will be computed by means of the classical
methods typically mentioned as Numerical Wave Tank approach.
The
details of the method are outlined in a previous paper (Lalli
1997).
This
approach allows one to compute the radiation stresses (Longuet-Higgins
and Stewart, 1964), which constitute a very important barotropic
forcing term, by numerical integration along depth; in breaking
regions such quantities can be estimated following the well
known paper by the Battjes and Janssen (1978).
ACKNOWLEDGEMENTS
The
authors wish to acknowledge Mario Russo, Paolo De Girolamo,
Stefano Corsini and Franco Guiducci for the fruitful discussion
and advises, Ministero dei Lavori Pubblici, Representatives
of the Municipality of Pescara and Fisherman Association for
the valuable contribution, Agenzia Regionale Territorio e Ambiente
Abruzzo and Consorzio per l’Innovazione dei Sistemi Informativi
Geografici, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Università
degli Studi di Parma are also acknowledged for supplying the
experimental field data used in the present work.
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Possibili
miglioramenti della situazione creatasi a nel porto-canale di
Pescara si possono ottenere rimovendo o riorientando la grande
diga foranea frangiflutti o compiendo alcune altre modifiche
delle strutture marittime, costringendo il flusso del fiume
verso est.Queste modifiche devono essere verificate con modelli
numerici prima di prendere qualunque decisione funzionale e/o
di trovare una soluzione pratica. Il lavoro futuro consisterà,
innanzi tutto, nel calcolo del campo di onda della zona costiera,
che si può ottenere con un modello di potenziale completamente
3D; più precisamente l’iterazione delle onde in
entrata (ottenuta con ogni tipo di misurazione al largo) con
le strutture costiere e marine sarà calcolata per mezzo
dei metodi classici tipicamente menzionati come l’approccio
Numerico di Onda di Bacino (NWT). I dettagli del metodo sono
evidenziati in un lavoro precedente (Lalli 1997).
Questo
approccio permette di calcolare le forze di irradiazione (Longuet-Higgins
e steward, 1964) che costituiscono un termine molto importante
di pressione barotropica, con un’interpretazione numerica
lungo la profondità; in zone di rottura queste quantità
possono essere calcolate seguendo il ben noto lavoro di Battjes
e Janssen (1978).
RINGRAZIAMENTI
Gli
autori vogliono ringraziare Mario Russo, Paolo Di Girolamo,
Stefano Corsini e Franco Guiducci per la discussione ed i consigli
fruttuosi, il Ministero dei Lavori Pubblici, i rappresentanti
del Comune di Pescara e l’Associazione dei Pescatori per
il prezioso contributo, e si ringraziano inoltre l’ARTA
Abruzzo e il Consorzio per l’Innovazione dei Sistemi Informativi
Geografici, il Consiglio Nazionale delle Ricerche, l’Università
degli studi di Parma per aver fornito i dati usati in questo
lavoro.
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